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La gravedad es, con mucho, la menos intensa de las cuatro fuerzas de la naturaleza (algo que ya conté aquí) salvo cuando alcanzamos la escala adecuada y juntamos la masa suficiente. Entonces las otras fuerzas no tienen nada que hacer y la gravedad manda. Por ejemplo, cuando empieza a acumularse materia en una nebulosa y comienza a formarse, si se alcanza la materia suficiente la gravedad va compactándola  y dándole forma esférica (esto se consigue cuando el gradiente de presión y el de gravedad están en equilibrio, lo que se conoce por equilibrio hidrostático). Podemos decir que la propia materia se compacta al caerse sobre sí misma. Cuanto mayor es la masa, más perfecta es la esfera. Por eso en la Tierra el monte más grande (contando desde la corteza) es el Mauna Kea con unos 10000 metros de altura mientras que en Marte, el volcán Olimpus Mons alcanza la nada desdeñable altitud de 25000 metros. Claro que Marte es más ligero y se lo puede permitir.

Ahora situémonos en una estrella moribunda. Ha terminado de fusionar elementos ligeros y a partir de ahora, las siguientes vías para fusionar ya no producen suficiente energía como para mantenerla encendida. Y por si fuera poco, tampoco es suficiente para sostener su inmenso cuerpo mediante alguna fuerza que compense la presión de las capas más externas. La estrella está a punto de colapsar y se va a convertir en una supernova expulsando sus capas más externas sembrando el espacio circundante de elementos pesados. Si su masa es menor que 9 masas solares, entonces acabará convertida en una enana blanca. Si la masa de la estrella era mucho más grande, entonces su destino es ser un agujero negro. Pero si su masa está en torno a 9 masas solares (la cota de valores depende de la metalicidad, un concepto que nos dice la abundancia relativa de elementos más pesados que el helio) entonces puede convertirse en estrella de neutrones.

La supernova explota expulsando sus capas exteriores en un espectáculo digno de ser visto, desde bien lejos, y en el centro de la explosión queda un núcleo metálico de una densidad elevadísima compuesto principalmente de elementos pesados, y su colapso todavía continúa. Aquí es cuando los efectos cuánticos empiezan a aparecer, como la presión de degeneración. Se llama materia degenerada a la materia en la situación en la que la presión de degeneración es importante. Se debe al principio de exclusión de Pauli (que ya expliqué ampliamente aquí). Como no se puede violar este principio, los electrones terminan chocándose contra el núcleo y los protones se convierten en neutrones emitiendo positrones y antineutrinos electrónicos (p + e^- \rightarrow n + \nu_e^-). Este proceso se conoce como neutronización. Entonces quedará un cuerpo celeste compuesto de neutrones, metales pesados, positrones…

Si la masa no es lo bastante grande para que se dé la neutronización, queda una enana blanca. La enana blanca está compuesta de carbono y oxígeno, por lo que ya no quedan reacciones capaces de mantener la estrella brillando y se va compactando lentamente.  La presión de degeneración debida a los electrones es la que evita el colapso total. Los electrones no llegan a aniquilarse y la enana blanca se irá enfriando muy lentamente. Todavía no es lo bastante viejo el universo para que se haya enfriado ninguna enana blanca hasta la temperatura de la radiación de fondo. Y este destino es el que aguarda al 97% de las estrellas del universo.

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Trackbacks/Pingbacks a esta entrada:
    1. [...] Cuando la materia es tan densa que los átomos colapsan [...]

    2. Una de las cosas que más me llama la atención es que las estrellas de neutrones ¡tienen caracteristicas de un superconductor!, y las enanas blancas acaban conviertiéndose en cristales de carbono gigante…también llamado diamante.
      La verdad es que hay cosa por ahí suelta…